Recentemente, Intel ha presentato ulteriori dettagli sul suo prossimo nodo di processo 18A durante il simposio sulla tecnologia e sui circuiti VLSI 2025, un progresso cruciale per la sua attività IDM. Il processo 18A è progettato per succedere al processo Intel 3, promettendo significativi miglioramenti in termini di prestazioni, efficienza energetica e densità del chip. Questa tecnologia fa uso di transistori ad effetto di campo all-around gate RibbonFET insieme alla tecnologia di alimentazione sul retro PowerVia, ed è destinata ai processori come Panther Lake e i server processori Clearwater Forest entro la fine di quest'anno.

Il fulcro del processo 18A è il transistor RibbonFET, che sostituisce il design convenzionale FinFET. Utilizzando una struttura di gate che circonda completamente il canale, il RibbonFET migliora il controllo elettrostatico tra gate e canale, aumentando la larghezza effettiva del canale per unità di area, riducendo la capacità parassitaria e migliorando l'adattabilità progettuale rispetto ai FinFET. Per ottimizzare le prestazioni dei circuiti logici, bilanciando potenza, perdite e velocità, Intel ha sviluppato librerie di transistori con larghezza di banda a 180 nm e 160 nm. Inoltre, il design specifico della larghezza di banda per SRAM migliora ulteriormente le prestazioni della cella di bit, posizionando il 18A come una soluzione ideale per applicazioni ad alta intensità di calcolo. La tecnologia di alimentazione sul retro PowerVia riduce significativamente i ritardi del segnale e la caduta di tensione spostando le linee di alimentazione sul retro del transistor, separando così la potenza dalle linee di segnale. Questa architettura migliora la densità logica e l'utilizzo delle celle standard, riducendo la caduta di tensione del 90% nel peggiore dei casi e migliorando l'utilizzo delle celle dell'8-10%. Miglioramenti nel design dell'interconnessione front-end e nella Design-Technology Co-Optimization (DTCO) amplificano ulteriormente le prestazioni del 18A.

In confronto al processo Intel 3, il 18A offre un incremento delle prestazioni superiore al 15% a parità di consumo energetico, una frequenza di operazione aumentata del 25% a 1,1 V, supporta operazioni a bassa tensione fino a 0,65 V e riduce il consumo energetico fino al 38% mantenendo la stessa velocità di clock. Questi risultati sono ottenuti grazie alle proprietà elettriche efficienti dei transistori RibbonFET, alla fornitura di potenza a bassa impedenza di PowerVia e ai design di interconnessione front-end ottimizzati. Il 18A offre anche un miglioramento della densità del chip di circa il 30%, arrivando fino al 39% in alcuni casi. In particolare, il processo supporta un'altezza della libreria ad alte prestazioni (HP) di 180 nm (rispetto ai 240 nm di Intel 3), un'altezza della libreria ad alta densità (HD) di 160 nm (rispetto ai 210 nm di Intel 3) e un passo di strato metallico M0/M2 ridotto a 32 nm (rispetto ai 30/42 nm di Intel 3). L'area delle celle SRAM è stata ulteriormente ottimizzata, portando l'area delle celle SRAM ad alta capacità (HCC) a 0,023 micron² e quella delle celle SRAM ad alta densità (HDC) a 0,021 micron², segnando un miglioramento del 30% rispetto a Intel 3. Le configurazioni dello strato metallo frontale variano da 10 strati (per basso costo o alta densità) a 14-16 strati (per alte prestazioni), con una configurazione dello strato metallo posteriore di 3 + 3 strati. Queste specifiche sottolineano l'ottimizzazione completa del 18A in termini di dimensioni del transistor, densità di interconnessione e design delle celle di memoria, stabilendo una base tecnologica per i data center, l'IA e i dispositivi di calcolo ad alte prestazioni.

L'introduzione del processo 18A avviene in un contesto di crescente competizione nel settore dei semiconduttori. TSMC mira a iniziare la produzione di massa del suo processo di architettura di transistor GAA a 2 nm nel 2025, con una versione migliorata prevista per il 2026. Allo stesso tempo, Samsung accelera lo sviluppo del proprio processo a 2 nm e sta esplorando tecnologie di fornitura di energia sul retro. Intel 18A si distingue per l'integrazione delle tecnologie RibbonFET e PowerVia, offrendo prestazioni, efficienza energetica e densità superiori. In particolare, il 18A eccelle in scenari ad alto carico grazie all'efficienza ottimizzata nel trasferimento di potenza offerta dalla tecnologia di alimentazione sul retro. Inoltre, l'18A offre flessibilità grazie al suo supporto per più configurazioni di transistor e strati metallici, supportando un'ampia gamma di applicazioni, dai dispositivi mobili a bassa potenza ai server ad alte prestazioni.

Oltre all'uso interno, il processo 18A è disponibile per clienti esterni tramite Intel Foundry Services (IFS). Intel prevede di rilasciare i nodi di processo 18A-P e 18A-PT tra il 2026 e il 2028, con l'obiettivo di migliorare le prestazioni riducendo al contempo i costi di produzione, tramite un'ulteriore miniaturizzazione dei transistor e l'ottimizzazione del design delle interconnessioni. Questi futuri nodi offrono una gamma ampliata di scelte per i clienti delle fonderie, rafforzando la posizione competitiva di Intel nel mercato globale dei semiconduttori.

Dal punto di vista tecnologico, il successo del processo 18A è attribuito all'innovazione di Intel nell'architettura dei transistor, nella gestione dell'energia e nella tecnologia di interconnessione. I transistori RibbonFET segnano la progressione di Intel oltre l'era FinFET, con un controllo del canale e una flessibilità progettuale superiori, ponendo le basi per prestazioni del chip migliorate. Riprogettando il percorso di trasferimento dell'energia, la tecnologia PowerVia sul retro supera i colli di bottiglia tradizionali della fornitura di energia front-end nei chip ad alta densità. Gli aggiornamenti dell'interconnessione front-end e l'ottimizzazione del DTCO garantiscono operazioni efficienti del 18A in diversi carichi di lavoro. La sinergia di queste tecnologie consente al 18A di eccellere in applicazioni che vanno dal calcolo ad alte prestazioni e dall'addestramento dell'intelligenza artificiale fino ai dispositivi mobili a bassa potenza.

Nel contesto delle tendenze del settore, la costante riduzione delle dimensioni dei nodi di processo dei semiconduttori sta promuovendo una crescita esponenziale delle capacità di calcolo. L'International Technology Roadmap for Semiconductors (ITRS) prevede che i processi a 2 nanometri o inferiori diventeranno comuni nei prossimi anni. Il processo 18A di Intel ha conquistato un vantaggio tecnologico adottando proattivamente il transistor GAA e le tecnologie di alimentazione sul retro. Contemporaneamente, gli sforzi di Intel nel settore delle fonderie riflettono la diversificazione della catena di fornitura globale dei semiconduttori. Offrendo produzione localizzata attraverso IFS, Intel ha attratto potenziali clienti come Qualcomm e Amazon Web Services. Con l'avvicinarsi dell'obiettivo di produzione di massa per il 2025, un processo 18A di successo rafforzerà la posizione tecnologica di Intel nel panorama dei semiconduttori, stimolando al contempo progressi nei settori del calcolo ad alte prestazioni, dell'IA e dei dispositivi a bassa potenza.